CN102887229B - 用于管道系统的抗屈曲联接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于管道系统中的管道（201）的联接装置，包括：管道（201）；联接器（231），该联接器（231）包括装置（255），所述装置（255）用于实现与管道（201）的末端沿着与所述管道（201）的被称为纵向的轴线（210）平行的总距离d的密封的纵向滑动连接；装置（265），所述装置（265）使管道（201）的第一末端在联接器（231）中的、小于d的行程d1的平移运动停止。对于所定义的管道的压紧条件而言，所述平移运动止动装置（265）是可撤除的。

Description

用于管道系统的抗屈曲联接装置

技术领域

本发明涉及一种用于管道系统的抗屈曲联接装置。本发明更具体地、但非排他地被设计成实现旨在用于对飞行器中的管道进行接合的联接器，更具体地用于由双层壁管道制成的燃料管道系统。

背景技术

在众多交通工具、特别是飞行器中，承载不同种类流体的刚性管道系统通过锚定点紧固到所述交通工具的结构。有利地，介于管道系统的两个管道之间的联接器被布置在这些锚定点的位置处，使得所述联接器的重量由交通工具的结构而非由管道系统承担。因此，所述联接器通过凹槽连接件或球形圆柱体，即结合有沿着管道的纵轴线的回转连接和滑动连接的连接件而连结到管道。该连接件允许对在形成管道系统的管道之间的对准误差以及在锚定点之间的距离的变化进行调整；这些误差或这些变化起因于：

-在制造管道的过程中或在交通工具的结构中定位锚定点的过程中产生的公差，以及

-管道系统和结构在受到交通工具的工作应力时的不均匀变形。

在联接器处的这些自由度通过有限的振幅而实现，使得密封性始终得以保证，并且因此所装配的管道不能被分离。

图1示意性地示出了关于现有技术的管道组件。如图1A所示，根据该简化表示，形成管道系统的管道101、102、103是沿其轴线的直线对准110设置的直的管道。每个管道都包括在其末端中的每个末端处的边缘部121、122。这些边缘部被插入到联接器131、132中；这些联接器通过锚定点191、192而固定到例如飞行器的机身的结构上。每个联接器都包括密封装置155，该密封装置155在管道的边缘部121、122与联接器131，132的内孔之间产生基本为弹性的环形连结部。边缘部121的外径小于联接器131的内径，使得在与密封装置155的接触的外侧，边缘部121具有与联接器131的内孔之间的径向间隙r。因此，在每个联接器中，通过与密封装置155的环形接触以及这些装置的弹性，每个管道的边缘部都具有与所述管道的回转连接部。如图1B所示，由该回转连接部引入的自由度允许联接器131，132的未对准，使得不会对管道101造成损害以及不会造成管道101的组装困难。所允许的未对准的角度取决于密封装置155的挠性/柔性、边缘部121、122与管道131、132的孔之间的径向间隙r以及边缘部121、122插入到联接器131、132的孔中的插入长度L。因此，对于相同的所允许的未对准的角度而言，边缘部插入到联接器中的插入长度L越长，则径向间隙r必定越大。

如图1C所示，边缘部121、122的长度以及它们在联接器中的插入长度L由连接件对联接器131、132之间的距离的变化量Δd进行调整的能力来决定。这些距离的变化量由联接器在结构中的定位公差以及联接器之间的距离的弹性变化量而产生；这些弹性变化量由结构对其所受到的工作应力的响应而产生。联接器131、132包括平移运动止动件165，以避免弹性变形随时间累积而导致管道的一个末端与联接器分离。因此，边缘部121、122插入联接器中的插入距离L按如下方式确定：

-当两个联接器131、132处于其最近的相对位置时（图C1），两个边缘部121、122与平移运动止动装置165相接触；

-当联接器131、132处于其最远的相对位置时（图C2），边缘部中的一个121与在其相应的联接器131中的平移运动止动件165相接触，而另一个边缘部122的末端位于与在其相应的联接器132中的平移运动止动件165的一定距离处，该距离等于两个联接器之间的距离的最大变化量Δd，同时始终保证了与密封装置155的接触。

因此，无论管道在两个联接器之间的位置如何，该管道都不能与联接器中的一个分离，因而，边缘部在每个联接器中的插入距离等于锚定点191，192之间的距离的最大潜在变化量Δd，在适当的情况下，该最大潜在变化量Δd被增加了安全系数以及余量，以将未对准的累积影响考虑在内。联接器之间的距离的潜在变化量Δd具有三个来源：

i.管道、联接器的制造公差以及对所述联接器进行支承的锚定点的定位公差；

ii.由于结构的名义工作应力而造成的锚定点之间的距离的弹性变化量；

iii.以及，对一些管道系统，特别是燃料管道系统而言，锚定点之间的距离的异常变化量。

距离的异常变化量发生在被称为碰撞情况的情况中。目标是在这些异常条件下保持管道系统的密封性，以防止管道系统所运输的流体泄漏到交通工具中。因此，锚定点之间的距离的大幅减小能够产生对管道的压紧，管道因此可能由于屈曲而变形并破裂。结构的这些异常扭曲有可能具有高的数值；因此，在确保弹性变形的累积没有造成管道的断开时，根据如上所述的现有技术的原理，将结构的这些异常变形考虑到边缘部的插入长度中，会导致特别长的边缘部长度以及这些边缘部在联接器中的特别长的插入长度。为了保持调节未对准的能力，该增大的插入长度需要增大边缘部在联接器中的径向间隙r。因此，根据现有技术的设计原理，将这些异常约束条件考虑在内导致了管道系统的质量的大幅增加。

发明内容

为克服现有技术的劣势，本发明提出了一种用于管道的联接装置，包括

-管道；

-联接器，该联接器包括这样的装置，所述装置用于实现与管道的末端的沿着总距离d的密封的纵向滑动连接，其中，总距离d与所述管道的被称为纵向的轴线平行；

-平移运动止动装置，所述装置使管道的第一末端在联接器中的、小于d的行程d1的平移运动停止；

-使得对于所定义的管道的压紧条件而言，所述平移运动止动装置是可撤除的。

因此，被称为安全行程并与异常应力条件相对应的额外的行程（d-d1）能够被布置在管道的仅仅一个末端，而不论对正常条件还是异常条件下的装置的安全都不会造成负面影响。

术语“可撤除的”意思是由于所述装置的回缩、失效、折叠、撕裂或碎裂（并非局限于此列举）而导致平移运动止动装置能够被撤除从而释放所述平移运动。

本发明能够根据下面所描述的有利的实施方式来实施，这些实施方式中的每个都将被单独地考虑或以任何技术上可操作的组合的方式被考虑。

根据作为本发明的主题的装置的第一实施方式，平移运动止动装置被置于管道与联接器之间；在由管道的屈曲的风险决定的力的作用下，通过沿着纵向方向的剪切撤除平移运动止动装置。因此，必定引发管道在联接器中的额外的平移运动的条件能够通过所述装置的剪切阻力区域而被容易地校准。

根据该第一实施方式的第一变型，平移运动止动装置包括被周向界面附接的环形件；所述环形件的撤除通过对该界面的剪切而实现。因此，当对界面的破坏沿周向并根据纵向剪切而发生时，该破坏未将寄生弯曲效应引入到所述管道中。

根据作为本发明的主题的装置的第一实施方式的第二变型，平移运动止动装置包括被称为可熔元件的元件，该元件沿径向方向从管道延伸，并且包含在包括铆钉、销以及杆的集合中。这是一种经济的实施方式。

根据作为本发明的主题的装置的第二实施方式，平移运动止动装置包括平行于管道的轴线延伸的间隔件，在由管道的屈曲的风险决定的力的作用下，该间隔件的撤除通过所述间隔件的屈曲而实现。使用间隔件的屈曲可以在安全行程被引发时限制对管道的冲击作用。

有利地，平移运动止动装置被固定在联接器的外侧的所述管道的外壁上。因此，对所述联接器的视觉上的检查立刻显示出作为本发明的主题的装置的安全行程已经被引发，从而证实了在结构上的异常应力的发生以及管道系统劣化的危险。

有利地，联接器包括与管道的外壁上的座部接触的密封装置，并且平移运动止动装置包括能够在外壁的所述座部上滑动的环形件。这样，所述装置的撤除没有使联接器中的管道的密封性降低。

根据该最后的实施方式，管道为双层壁式。因此，作为本发明的主题的装置能够有利地用在用于燃料管道系统连接的航空领域中，在安全行程被引发的条件下，与联接器有关的外壁的密封性被保持。

有利地，穿入到联接器中的双层壁管道的末端由单层壁边缘部构成；管道的内壁的纵向末端与边缘部的被引入到联接器中的纵向末端之间的距离大于或等于（d+d1）。这样，在边缘部的内侧和外侧实现了联接器的密封性，这简化了联接器并允许保持回转连接。

有利地，当平移运动止动装置未撤除时，双层壁管道的内壁的纵向末端始终处于距联接器的管道侧纵向末端大于或等于（d-d1）的距离处。因此，无论管道的纵向位置是否在联接器中，安全行程的引发都不太可能使承载流体的内管道劣化，并且包括在异常应力的条件下，双层壁管道的安全性仍被充分地保护。

附图说明

下面，根据各种优选的、非限制性的实施方式并参照图1至图6，对本发明进行描述，其中：

-图1以截面视图示出了与现有技术相关的用于连接管道系统中的管道的原理；

-图2以局部纵向截面视图示出了通过完成双层壁联接器和管道而实现作为本发明的主题的装置的示例；

-图3以与图2相同的截面示出了实现作为本发明的主题的装置的另一示例；

-图4是根据图3中所示的实施方式所使用的平移运动止动装置的立体图；

-图5以与图2和图3相同的截面示出了实现作为本发明的主题的装置的另一示例；以及

-图6是根据图5中的实施方式实现作为本发明的主题的装置的示例的立体图。

具体实施方式

在这些附图中示出作为本发明的主题的装置的利用了双层壁管道系统的实施方式。按照这些教导，本领域普通技术人员将修改这种实现方式以实施单层壁管道系统的情况。

如图2中所示，根据实现的示例，具有双层壁211、212的管道201通过具有单层壁的边缘部221穿入联接器231中；所述壁被与在管道201的壁211、212之间的区域连通的孔222穿透。所述管道201沿着纵轴线210延伸。

如图6示出的，锚定点690将联接器231完全连接到支撑结构

（未示出），例如连接到飞行器的机身。

返回图2，例如O型环的密封件255在边缘部221的壁的两侧上提供了与联接器231的密封；在所述联接器231与边缘部之间的仅有的接触通过这些O型环实现；该连接允许边缘部221在联接器231中回转。

联接器231包括内壁235以及外壁236，其中，内壁235界定与内管道液压连通的管道，该内管道由管道系统的内壁212来界定。在联接器231的外壁236与内壁235之间的区域通过边缘部221的孔222而与在管道系统的内壁212与外壁211之间形成管道的区域液压连通。密封件255还对管道系统的在联接器231内的内管道和外管道进行隔离，使得在穿过联接器时保持了管道系统的内管道和外管道的单独的液压连续性。

根据该实现的示例，管道201的在联接器231中的平行于轴线210的最大纵向行程由联接器231的内管道的末端与管道系统的插入到该联接器中的管道201的末端之间的距离d来决定。所述联接器231的平行于纵轴线210的延伸长度被选择成使得，在为该长度d的平移运动期间，边缘部221被引入联接器231中的末端没有遇到任何其他障碍。

以此方式，长度d考虑了管道系统的管道相对于锚定点的位置的变化的三个来源：

i.定位公差以及制造公差；

ii.在其上锚定联接器的结构的变形，与所述结构的工作应力有关的变形；

iii.结构的与异常应力有关的变形。

根据实现本发明的示例，仅管道201的一个末端连接到联接器231，以允许所述管道在联接器中的纵向行程为距离d。管道201的另一个末端连接到仅允许长度为小于d的d1的行程的联接器（未示出），并且没有将异常变形考虑在内。因此，为避免管道201在所述管道201的相对纵向运动的累积效应的情况下与布置在管道201的另一个末端的联接器分离，作为本发明的主题的装置包括用于将该纵向行程限制到长度d1的装置265。因此，在正常情况下，管道201以等于d1的最大行程在联接器231中纵向地移动。通过撤除这些平移运动止动装置265将变得能够得到与异常应力的情况相对应的安全行程（d-d1）。根据图2中所示的实现的示例，平移运动止动装置265通过周向界面260固定在边缘部221上。该界面260的截面被选定成使得，如果存在异常应力，则遇到管道（应为联接器）231的末端的平移运动止动装置265沿该界面260剪切，从而释放了额外的行程（d-d1）。根据该实施方式，平移运动止动装置265能够通过例如焊接而安装在边缘部221的表面上，或者成为边缘部221的一体的部分。无论平移运动止动装置265是否安装在边缘部221上或与边缘部221成为一体，所述平移运动止动装置265都能够通过对与边缘部相接的界面260的剪切破坏，或通过沿该界面对其折叠而撤除。有利地，如图2中的细节Z中所示，可以执行形成初期破坏或折线的机械加工，使得在止动件265的折叠或破坏期间，该止动件265没有造成边缘部221的形状的扭曲，该扭曲会使边缘部221在联接器231中的滑动停止。

如图3中所示，根据另一实施方式，将边缘部221在联接器231中的行程限制到为d1值的可撤除的装置包括支架361，该支架361被焊接到在穿入到联接器231中的管道201的外侧的外壁211上。

如图4所示，所述支架361包括环形件461，支承径向延伸的翼状件462。间隔件365——其是与纵向方向平行延伸的支柱的形式——通过具有垂直于该纵向方向的轴线的枢转连结部而连接到这些翼状件462中的每个。间隔件365的另一个末端连接到支撑环362；该支撑环还包括支撑与间隔件的末端枢转连结的装置的翼状件466。

返回图3，支撑环362以沿着纵轴线210与边缘部221滑动连接的方式在联接器外侧的管道的边缘部221上定中心，使得所述支撑环362与联接器231的末端之间的最大距离等于d1。因此，在正常工作中，管道201在联接器231中的运动由支撑环362的位置限制为此行程d1。在异常应力的情况下，间隔件365的数量以及截面进行计算，使得所述间隔件由于屈曲而变形。和先前的图2的实施方式——在图2中，应力峰值对于平移运动止动件的剪切是必要的并且随后边缘部221在联接器231中的行进顺畅地进行——不同，间隔件365的屈曲施加了几乎不变的力来阻止边缘部221沿安全行程（d-d1）穿入联接器231中。

如图3所示，该实施方式还具有不会使边缘部的与密封件255接触的座部劣化的优势，即使在安全行程被引发的情况下仍是这样。实际上，环形件362与边缘部221的外表面之间的接触能够通过低硬度部件355而实现，从而避免任何产生印痕的危险。根据该实现的示例，图3，该低硬度部件由布置在环形件362的壳体中的保持环355制成。所述保持环可以有利地由聚四氟乙烯或具有合适的摩擦特性的任意其它材料制成。

如图5中所示，根据实现的另一示例，使管道201在联接器231中的平移运动停止的装置包括在管道201的外壁211上焊接到管道201的外侧的第一圆筒形间隔件561。该第一间隔件561沿纵向装配到具有较大直径的第二圆筒形间隔件565中。两个间隔件561、565通过在两个间隔件之间沿径向延伸的被称为可熔的紧固元件566而完全连接至彼此，紧固元件566例如是杆、销或铆钉。与第二间隔件565的这种连结相对的末端可能与联接器231的末端相接触，从而将管道201在所述联接器231中的行程限制为d1值。有利地，第二间隔件565的该末端通过环形件561而在管道的边缘部221上定中心，所述环561由例如聚四氟乙烯（PTFE）的材料制成，环形件561在边缘部221上的摩擦不太可能使产生与联接器231的连接的密封性的密封件255的座部劣化。

在两个间隔件561、565之间的可熔的紧固元件566的截面被进行计算以使得所述元件566在与异常应力条件相对应的条件下由于剪切而发生损坏，从而证明已引发安全行程（d-d1），并因而允许两个间隔件561、565的相对纵向移动。

有利地，在第二间隔件565中形成的径向孔570可以避免冷凝水积聚在所述间隔件与管道201的外壁之间的区域内。

上面的描述以及实现的示例表明，本发明已经实现了其设想的目标，特别是本发明使得以下情况成为可能：仅在管道的末端中的一个处提供联接器中的安全行程，而没有所述管道在另一个端部处与联接器分离的风险。因此，相比于现有技术中已知的解决方案，减小了与引入该安全行程有关的额外质量。

Claims (10)

1.一种用于管道(201)的联接装置，包括：

-管道(201)；

-联接器(231)，所述联接器(231)包括密封装置(255)，所述密封装置(255)用于实现与所述管道(201)的末端沿着总距离d的密封的纵向滑动连接，其中所述总距离d与所述管道(201)的被称为纵向的轴线(210)平行；

-平移运动止动装置，所述平移运动止动装置用于使所述管道(201)的第一末端在所述联接器(231)中的、小于d的行程d1的平移运动停止；

其特征在于，对于所述管道的限定压紧条件而言，所述平移运动止动装置是可撤除的，所述平移运动止动装置通过在所述管道(201)的屈曲风险所限定的力的作用下屈曲或沿着纵向方向进行剪切而撤除。

2.根据权利要求1所述的联接装置，其中，所述平移运动止动装置被置于所述管道与所述联接器之间，并通过在所述管道(201)的屈曲风险所限定的力的作用下沿着纵向方向进行剪切而撤除。

3.根据权利要求2所述的联接装置，其中，所述平移运动止动装置包括由周向界面(260)附接的环形件(265)，通过对所述周向界面(260)的剪切来实现所述环形件的撤除。

4.根据权利要求2所述的联接装置，其中，所述平移运动止动装置包括被称为可熔元件的元件(566)，所述元件(566)沿径向方向从所述管道(201)延伸并且包含在包括铆钉、销以及杆的集合中。

5.根据权利要求1所述的联接装置，其中，所述平移运动止动装置包括平行于所述管道的所述轴线延伸的间隔件(365)，通过所述间隔件(565)在所述管道的屈曲风险所限定的力的作用下的屈曲实现所述间隔件(365)的撤除。

6.根据权利要求1所述的联接装置，其中，所述平移运动止动装置被固定在所述联接器(231)外侧的所述管道的外壁(211)上。

7.根据权利要求6所述的联接装置，其中，所述密封装置(255)与所述管道(201)的所述外壁上的座部相接触，并且，所述平移运动止动装置包括能够在所述外壁的所述座部上滑动的环形件(362、562)。

8.根据权利要求7所述的联接装置，其中，所述管道(201)为双层壁式。

9.根据权利要求8所述的联接装置，其中，穿入到所述联接器(231)中的所述管道(201)的所述第一末端由单层壁的边缘部(221)构成，所述管道的内壁(212)的纵向末端与所述边缘部(221)的被引入到所述联接器(231)中的纵向末端之间的距离大于或等于“d+d1”。

10.根据权利要求9所述的联接装置，其中，当所述平移运动止动装置未撤除时，所述管道(201)的所述内壁(212)的所述纵向末端始终处于距所述联接器(231)的管道侧纵向末端大于或等于“d-d1”的距离处。